AutoCAD模块化在通用件库开发中的应用

一、引言

　　笔者所在公司主产品是传动件，主要有齿轮、链轮、同步带轮和皮带轮等。有时一天需要加工数十种不同的产品，制图的工作量很大。如果完全满足车间生产需要，需要配备3～4名制图员。采用传统方式绘图，完成一个简单的传动件需要0.5小时左右，而复杂的非标产品(如有端面槽、锥孔结构)则需要0.75～1小时。另外一些大规格的链轮需要在加工中心铣齿完成，需要齿形图编制CNC程序，因此精确画出齿形就更重要。

　　鉴于公司95%以上传动件结构有很多类似的地方，为了提高制图效率，开发一款传动件制图的专用软件很有必要。

　　二、模块化编程的原因

公司试生产时，主要产品是链轮，笔者用VBA做了一个链轮绘图程序。随着生产规模的扩大，同步带轮、齿轮和皮带轮产品越来越多，需要在程序中增加绘制相关特征等功能。导致程序代码过多、结构复杂、修改困难，程序运行易出错。这种情况下，笔者尝试模块化编程，将相似的程序块和功能块分离出来，做成公用的模块，供不同的传动件程序调用。

　　三、模块化拆分

　　模块化拆分最为关键，一是将图形拆分成不同的功能块，二是将程序公用代码做成模块。

　　1.图形模块化

　　图1是一个典型的链轮传动件图样，可以按图2拆成四部分：①齿形模块;②轮毂模块;③辐板(减轻孔)模块;

　　④孔模块。我们生产的绝大部分传动件(链轮、齿轮、皮带轮和同步带轮等)都可以拆分成这4个模块中的全部或部分模块。由于不同传动件的齿形差异，所以齿形模块这部分是不可以共用的。轮毂模块中的轮毂是广义的轮毂，包含两边没有轮毂(齿板)和轮毂低于平面等形状的图形。辐板模块是选用模块。孔包含直孔模块和成孔模块(台阶孔、键槽孔和锥孔等)两部分，可进行选择。

经过这样拆分后，仅有齿形模块为专用模块。不同的传动件制图时，要先选用相应的齿形模块，然后根据需要调用公共模块，即可组合实现不同的图形。

　　2.公用代码模块

　　画图时，要设置不同的线型：粗实线、细实线、中心线和虚线等，这个部分可以设成一个公用图层模块(SetLayers)，通过这个模块调用不同线型。另外，笔者对CAD计算点、距离和画圆弧等功能进行了扩展，并加入了一些计算弦长、圆弧角等功能函数，将这块做成了公用函数模块(WhlsFun)。基本上所有的传动件(皮带轮除外)都有齿顶圆、节圆(分度圆)、齿根圆、节距和齿数等参数，这部分定义成公用参数模块(WhlsData)，参数类型都是Global。

　　四、程序设计及实现

　　1.程序结构

程序模块如图3所示。程序结构、各个模块之间的相互关系如图4。

　　程序运行流程：通过ThisDrawing中的Wheels函数调用frmMain，通过选择进入不同的传动件界面，其中WhlsHub和ThrHole这两个模块因为大多数零件都要调用，所以直接在传动件窗体中调用赋值。如果需要辐板设计和成孔设计，则将相应的信息传递到ConWhls模块中，然后调用相应的模块，完成后，通过ConWhls返回相应的传动件模块，完成传动件设计。点“画图”按钮，选择左右视图的插入点，完成图形绘制。

　　2.程序运行界面

按图5～图8运行界面流程，输入相应的参数，最后返

　　3.程序设计思路和要点

　　公司产品中，齿板、单边轮毂和双边轮毂三种结构最常见，孔多数为直孔。所以，除了齿型参数外，轮毂结构、直孔尺寸输入也放在传动件窗体上(frmSprocket、frmGear、frmPulley和frmTimePulley)。点击“参数计算”按钮后，调用“WhlsHub”、“ThrHole”模块，将相应参数赋值。这样不需要调用其他窗体即可完成大多数的传动件绘图。

　　“ConWhls”模块中主要设置了三个参数：“IntegerPartType”用于保存传动件模块信息，参数“BoolchkList(0to3)”保存需要调用模块的信息，“BoolDesignList(0to3)”保存已经设计过后的模块信息。

　　进行辐板、成孔设计时，先将传动件模块信息、需要调用模块信息保存到“ConWhls”模块“PartType”、“chkList”中，然后再进入相关模块设计。设计完成后，将数据保存过的模块列表保存到“ConWhls”模块“DesignList”中，然后根据“PartType”值返回不同的传动件窗体，完成给各个模块设计。画图时，在传动件窗体中先完成齿形，然后调用“ConWhls”中的“DrawViews”过程，根据“DesignList”值调用各个模块的画图过程，再调用“WhlsHub.DrawHubView”过程，并判断是否需要调用“ThrHole.DrawThrHoleView”过程。

　　为了保证各个模块能吻合到一起，要将左右视图的插入点和各个模块视图插入点保持一致，左视图所有模块的插入点为圆中心(ptCen)，右视图所有模块的插入点为左端面的中心点(ptCenR)，另外设置一个参数View，“View=0”调用左视图，“View=1”调用右视图，这样通过过程DrawViews(ptCen，0)、DrawViews(ptCenR，1)可以分别画各个模块的左、右视图。

　　五、使用效果

　　本程序能方便地实现多种传动件(链轮、齿轮、同步同轮、V型带轮、平皮带轮和多楔带轮)的设计，而且可以很容易地实现程序的扩展，如产品类型扩展到渐开线花键，结构扩展到轴类零件。

　　传动件程序推广使用后，公司95%以上的产品只需8～12分，即可完成图形的绘制(包括标注等时间，绘图只需要0.5～1分)。一个人即可完成原先3～4人的工作量，为公司节省了大量的人力、物力，达到满意的效果。

　　由于齿型都是按照标准绘制，链轮的齿形图可直接导入GibbsCAM中编制铣齿程序;剖视面(右视面)可直接用来编制数控车床程序，这都减少了CNC编程的制图准备时间。

　　六、结语

　　模块化编程，尤其适合大型程序的编制，编程工作量减小，修改也方便快捷。将程序做成不同的模块，可读性增强;代码量减少了约30%～50%，代码重用率高。将相似的零件结构拆成不同的模块绘制，也是一种新颖的编程思路。